| 题名 | 超低功耗流水线A/D转换器设计 |
| 作者 | 范兵 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-27 |
| 授予单位 | 中国科学院声学研究所 |
| 授予地点 | 声学研究所 |
| 关键词 | 模数转换器 低功耗 流水线 并行结构 开关栅增压电路 |
| 其他题名 | The Design of Very Low Power Pipeline A/D Converter |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 高速、中等精度的模数转换器（ADCs）被广泛的应用在数字通信、视频处理等系统中。随着无线应用和便携设备迅速发展，单芯片集成的片上系统的已成为发展趋势。功耗成为必须关注的首要问题，可系统集成的高速、低功耗ADC成为模拟集成电路设计领域的研究热点。流水线ADC被证明是实现高速、中等精度ADC效率最高的结构。 本文对流水线ADC设计实现中的各种非理想特性进行了深入的研究，对各组成模块的误差进行了定量分析。研究了流水线ADC各级分辨率的选取与整个系统的功耗的关系，对与速度相关寄生电容的影响进行了建模，并提出了流水线ADC系统功耗优化算法。此算法可自动化完成给定的约束条件下流水线ADC系统功耗最优化设计。 对流水线ADC的系统结构进行改进，采用双路ADC并行工作，即由两路25MS/s的ADC以时间交织的方式工作，实现采样速率50MS/s的ADC。在两路ADC的级电路之间实现运放共享复用降低系统的功耗。与传统的相邻流水线级电路之间的运放共享复用技术相比，应用此方法可以实现流水线级电路的按比例缩减，提高功耗效率。 为了降低系统的功耗，对具体电路设计进行了一系列改进和优化：采用SHA-Less结构；依照功耗优化算法的结果，选择最优的单级分辨率及电容逐级递减，从而降低了功耗；优化运放设计，采用共栅频率补偿和分离补偿电容的技术。有效的提高运放的单位增益带宽，改善相位裕度，降低运放的功耗；提出了一种改进的开关栅增压电路，有效的降低了沟道电荷注入和时钟馈通引入的非线性失真。 本研究采用0.18μm CMOS工艺，设计了10-bit，采样速率为50 MS/s的低功耗ADC，功耗仅为9mW，功耗优质因子FOM为0.76pJ/step，达到国际先进水平。说明此研究可在保证ADC性能的前提下，达到功耗优化的目的。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-05-07 |
| 页码 | 127 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ioa.ac.cn/handle/311008/489]  |
| 专题 | 声学研究所_声学所博硕士学位论文_1981-2009博硕士学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 范兵. 超低功耗流水线A/D转换器设计[D]. 声学研究所. 中国科学院声学研究所. 2009. |
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